合成生物技術(shù)提升了納米管生物傳感器對(duì)復(fù)雜流體的感知能力

兩位研究人員Alice Gillen和NilsSchürgers使用新的DNA納米管復(fù)合物制作傳感器凝膠

據(jù)麥姆斯咨詢報(bào)道，瑞士洛桑聯(lián)邦理工學(xué)院（EPFL）的科學(xué)家們利用合成生物技術(shù)開發(fā)出全新的納米管生物傳感器，以期提升對(duì)復(fù)雜流體（如血液和尿液）的感知能力。

生物傳感器是一種可以檢測(cè)空氣、水或血液中生物分子的裝置。它們廣泛應(yīng)用于藥物開發(fā)、醫(yī)學(xué)診斷和生物研究。

人們對(duì)糖尿病等疾病中的生物標(biāo)志物進(jìn)行持續(xù)、實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)的需求日益增長(zhǎng)，驅(qū)動(dòng)科學(xué)家們努力開發(fā)高效便攜的生物傳感器裝置。

目前正在開發(fā)的一些最有前景的光學(xué)生物傳感器使用單臂碳納米管制作而成。碳納米管的近紅外光發(fā)射位于生物材料的光透明窗口內(nèi)。

這就意味著水、血液和組織（如皮膚）不會(huì)吸收發(fā)射光，使這些生物傳感器成為植入式感知應(yīng)用的理想選擇。因此這些傳感器能夠被放置在皮下，不需要用電觸點(diǎn)刺穿表面就可以檢測(cè)到光學(xué)信號(hào)。

然而，生物流體中無所不在的鹽成為設(shè)計(jì)植入式裝置時(shí)普遍需要面對(duì)的挑戰(zhàn)。體內(nèi)天然存在的鹽濃度波動(dòng)，被證明將會(huì)影響被單鏈DNA包裹的單臂碳納米管光學(xué)傳感器的靈敏度和選擇性。

為了克服其中的一些挑戰(zhàn)，來自瑞士洛桑聯(lián)邦理工學(xué)院Ardemis Boghossian實(shí)驗(yàn)室的一組研究人員使用合成生物技術(shù)將光學(xué)納米管傳感器維持在穩(wěn)定狀態(tài)。

合成生物學(xué)的使用賦予光學(xué)生物傳感器更高的穩(wěn)定性，使其更適用于復(fù)雜流體類（如血液、尿液）生物感知應(yīng)用，相關(guān)研究結(jié)果刊登在《物理化學(xué)快報(bào)》（Physical Chemistry Letters）雜志上。

該論文的第一作者，Alice Gillen領(lǐng)導(dǎo)研究了鹽是如何影響生物傳感器的光發(fā)射。團(tuán)隊(duì)成員Ardemis Boghossian表示，“我們所做的就是用‘異種’核酸（‘xeno’ nucleic acids， XNA）或合成DNA包裹納米管，使得納米管能夠耐受人體自然經(jīng)歷的鹽濃度變化，以生成一個(gè)更穩(wěn)定的信號(hào)。”

該研究涵蓋了常見生物流體生理范圍內(nèi)的不同離子濃度。通過監(jiān)測(cè)納米管信號(hào)強(qiáng)度和波長(zhǎng)的變化，研究人員得以驗(yàn)證在更大的鹽濃度范圍內(nèi)，通過生物工程制成的傳感器比傳統(tǒng)使用的DNA傳感器具有更高的穩(wěn)定性。

Boghossian補(bǔ)充道，“這是合成生物方法首次真正應(yīng)用于納米管光學(xué)領(lǐng)域。我們認(rèn)為這些結(jié)果能夠推動(dòng)下一代光學(xué)生物傳感器的開發(fā)，在植入式感知應(yīng)用領(lǐng)域（如持續(xù)監(jiān)測(cè)）開拓出更具前景的未來。”

審核編輯 黃昊宇